[发明专利]多端口变流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变流器。

背景技术

近年来，有很多研究致力于开发清洁、安全、可持续、经济的电能。可再生能源不容易被接入供电系统，必须由电力电子变流设备连接，由于这个原因，电力电子设备越来越多的被用于高压大功率的系统中。许多电力系统方面的研究都围绕在能够提供更加灵活、智能的功率控制的电力电子设备。多端口变流器不同于普通的单端口输入、单端口输出的变流器，由于具有特殊的结构，可以单端口输入、多端口输出，或者多端口输入、单端口输出，甚至多端口输入、多端口输出，因而能够更加灵活的控制功率的流动，作为电网中的节点可以充分发挥其优势。

多端口变流器的拓扑有几种，其中比较新的是英国的UNIFLEX项目提出的多端口变流器拓扑，是基于隔离型全桥DC/DC变换器的高度模块化变流器。

众所周知，可再生能源不太容易接入电网，必须通过电力电子变流器，多端口变流器不仅可连接不同的负载、电源，还可以用于连接可再生能源和燃料电池等储能系统，是一种清洁、高效、可持续的电能转换系统。

发明内容

本发明的目的是克服现有多端口变流器电压难以平衡的缺点，提出两种由电路箝位进行电压平衡控制的多端口变流器新拓扑。本发明不仅可以实现电能的双向流动，同时保持两侧的电气隔离，而且可以带不同的负载并保持电压平衡，能够连接分布式电力能源，满足未来智能电网的不同电力能量转换的需求。

本发明多端口变流器由三个基本模块和平衡电路组成。本发明多端口变流器共有三个端口，三个端口分别位于三个基本模块中。三个端口中，第一端口的功率等于第二端口和第三端口的功率之和。第一基本模块由模块化多电平变流器构成；第二基本模块和第三基本模块结构相同，均由隔离链接级串并联构成。第一平衡电路由副边多绕组的单相隔离变压器及附属H桥构成，第二平衡电路由隔离链接级构成。

本发明多端口变流器具有以下技术特点：

1.能够实现能量的双向流动、电气隔离等基本功能；

2.可以连接三个处于不同相位甚至不同频率的系统；

3.第一端口功率等于第二端口和第三端口功率之和；

4.由于平衡电路的存在，第二端口和第三端口可以带不同负载并且保持电压平衡；

5.如果把三个基本模块替换成其他拓扑的变流器，保留平衡电路，仍然能够构成可行的多端口变流器；

6.本发明可以连接分布式电力能源，作为电网中的多端口节点，满足不同电力能量转换的需求。

附图说明

图1本发明实施例1的原理图；

图2本发明实施例2的原理图；

图3本发明中第一基本模块中的模块化多电平变流器子模块结构原理图；

图4本发明中隔离链接级的隔离型全桥DC/DC变换器结构原理图；

图5本发明中平衡电路4的结构原理图；

图6本发明实施例1的仿真波形；

图7本发明实施例2的仿真波形；

图8本发明实施例1的仿真波形；

图9本发明实施例2的仿真波形；

图中：1第一基本模块，2第二基本模块，3第三基本模块，4第一平衡电路，5第二平衡电路，6-1、6-2，……6-n，6-n+1、6-n+2，……6-2n基于隔离型全桥DC/DC变换器的隔离链接级，7-1、7-2，……7-m基于半桥结构的模块化多电平变流器子模块，L1，L2，……L6第一基本模块1中的模块化多电平变流器桥臂电感，Csm第一基本模块1中模块化多电平变流器的子模块电容，C1，C2，……C2n直流母线电容，Cp2第二端口直流母线电容；Cp3第三端口直流母线电容。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1为本发明实施例1包含平衡电路4的多端口变流器。如图1所示，本发明实施例1由第一基本模块1、第二基本模块2、第三基本模块3以及第一平衡电路4组成。